[发明专利]一种适用于机械臂的抗冲击柔性关节

说明书

一种适用于机械臂的抗冲击柔性关节，属于机器人技术领域。输出端盖与关节输出端外壳及串联弹性体固接，限位块与串联弹性体固接，第一关节位置磁编码器固定在输出端盖与第一磁环固定架之间，谐波减速器与关节输入端外壳固接，连接法兰盘与串联弹性体固接，电机中心轴与谐波减速器固接，电机中心轴与制动盘固接，电机位置磁编码器固定在第三磁环固定架与失电制动器外壳之间，第一硅钢片与关节输入端外壳固接，第二硅钢片与失电制动器外壳固接，失电制动器外壳与关节输入外壳及失电制动器端盖固接，电磁铁固定在失电制动器外壳内，弹簧环设置在失电制动器外壳与摩擦盘之间，摩擦柱与制动盘固接。本发明用于机器人及机械臂。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种适用于机械臂的抗冲击柔性关节。

背景技术

机械臂作为机器人的重要执行机构，在工业生产、医疗服务以及军事探索中均起到重要的作用。而机械臂关节作为机器人系统的重要组成部分，直接影响机器人系统的综合性能。传统的机械臂关节采用“电机+减速器+负载”的刚性设计方法，虽然能够使机械臂在操作空间满足速度和位置精度要求，但这种关节设计缺乏柔性单元，在非结构化环境中，机械臂关节容易受到外部冲击而导致精度降低或损坏，直接影响机器人的正常运行。近年来，人们开始关注柔性关节的设计方法，提出了具有力/力矩传感器的柔性关节设计、串联弹性驱动关节设计以及气动柔性关节设计，使得机器人能够避免外部冲击对执行关节的影响，并提高机器人与环境和操作人员之间的交互安全性。然而，基于力/力矩传感器的柔性关节虽然具有了力矩感知功能，但是由于本身并没有柔性机构，关节柔性有限，抵抗外部冲击能力较差；基于串联弹性驱动的关节具有良好的抗冲击和力感知能力，但大部分关节采用传统的扭转弹簧作为柔性元件，其结构适应能力差，很难设计出结构紧凑、重量轻的关节；基于气动技术的柔性关节受气缸结构的限制，导致其结构比较复杂，实现技术比较困难。哈尔滨工程大学王立权等人发明的专利号CN102152319A弹性驱动旋转关节，CN101318331双串联弹性驱动器等驱动关节均采用了传统的扭转弹簧；专利号CN87107075A公开的一种柔性气缸及弯曲、扭转关节采用气动驱动技术提供柔性，其结构比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于机械臂的抗冲击柔性关节，其采用特制的串联弹性体作为柔性元件，同时集驱动传动系统、传感系统等于一体，具有结构紧凑、集成度高、通用性好等优点。本发明在解决了机器人与人和环境交互安全问题的同时，也解决了传统柔性关节柔性较小、柔性实现机构体积大、结构复杂等问题。本发明改变了传统的机械臂柔性关节模式，适用于升级现有的机器人和机械臂关节，有助于促进机器人的更新换代。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适用于机械臂的抗冲击柔性关节，它包括驱动传动系统、传感系统及失电制动器，所述驱动传动系统包括关节输出端外壳、关节输入端外壳、输出端盖、限位块、深沟球轴承一、串联弹性体、连接法兰盘、谐波减速器、柔轮锁紧螺母、深沟球轴承二、十字交叉滚子轴承、轴承外圈挡板、轴承内圈挡板、C形环、中空走线轴、深沟球轴承三及电机，所述电机包括电机转子、电机定子及电机中心轴，所述传感系统包括第一关节位置磁编码器、第一磁环固定架、第二关节位置磁编码器、第二磁环固定架、电机位置磁编码器、第三磁环固定架、第一硅钢片及第二硅钢片，所述失电制动器包括失电制动器外壳、失电制动器端盖、弹簧、电磁铁、摩擦盘、摩擦柱及制动盘；